उद्योग के तेजी से विकास के कारण, रासायनिक उत्पादन, मैकेनिकल इंजीनियरिंग और धातु विज्ञान में उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं की मांग अधिक होती जा रही है। उत्प्रेरकों के उपयोग के लिए धन्यवाद, निम्न-श्रेणी के कच्चे माल को एक मूल्यवान उत्पाद में बदलना संभव है।
महत्व
उत्प्रेरक अभिक्रियाओं को विभिन्न प्रकार के उपयोग किए गए एजेंटों द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है। कार्बनिक संश्लेषण में, वे डिहाइड्रोजनीकरण, हाइड्रोजनीकरण, जलयोजन, ऑक्सीकरण और पोलीमराइजेशन के एक महत्वपूर्ण त्वरण में योगदान करते हैं। उत्प्रेरक को "दार्शनिक का पत्थर" माना जा सकता है जो कच्चे माल को तैयार उत्पादों में बदल देता है: फाइबर, दवाएं, रसायन, उर्वरक, ईंधन, प्लास्टिक।
उत्प्रेरक प्रतिक्रियाएं कई उत्पादों को प्राप्त करना संभव बनाती हैं, जिनके बिना सामान्य जीवन और मानव गतिविधि असंभव है।
उत्प्रेरण आपको प्रक्रियाओं को तेज करने की अनुमति देता हैहजारों और लाखों बार, यही वजह है कि वर्तमान में 91% विभिन्न रासायनिक उद्योगों में इसका उपयोग किया जाता है।
दिलचस्प तथ्य
कई आधुनिक औद्योगिक प्रक्रियाएं, जैसे कि सल्फ्यूरिक एसिड का संश्लेषण, केवल उत्प्रेरक का उपयोग करके ही किया जा सकता है। उत्प्रेरक एजेंटों की एक विस्तृत विविधता मोटर वाहन उद्योग के लिए मोटर तेलों का निर्माण सुनिश्चित करती है। 1900 में, औद्योगिक पैमाने पर पहली बार, वनस्पति कच्चे माल (हाइड्रोजनीकरण द्वारा) से मार्जरीन का एक उत्प्रेरक संश्लेषण किया गया था।
1920 से, फाइबर और प्लास्टिक के उत्पादन में उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं के लिए एक तंत्र विकसित किया गया है। बहुलक यौगिकों के निर्माण के लिए एस्टर, ओलेफिन, कार्बोक्जिलिक एसिड, साथ ही अन्य प्रारंभिक सामग्री का उत्प्रेरक उत्पादन एक ऐतिहासिक घटना थी।
तेल शोधन
पिछली शताब्दी के मध्य से, तेल शोधन में उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया गया है। इस मूल्यवान प्राकृतिक संसाधन के प्रसंस्करण में एक साथ कई उत्प्रेरक प्रक्रियाएं शामिल हैं:
- सुधार;
- क्रैकिंग;
- हाइड्रोसल्फोनेशन;
- बहुलकीकरण;
- हाइड्रोक्रैकिंग;
- क्षारीकरण।
पिछली सदी के अंत से, वातावरण में निकास उत्सर्जन को कम करने के लिए एक उत्प्रेरक कनवर्टर विकसित करना संभव हुआ है।
उत्प्रेरण और संबंधित क्षेत्रों में काम के लिए कई नोबेल पुरस्कार प्रदान किए गए हैं।
व्यावहारिक प्रासंगिकता
एक उत्प्रेरक प्रतिक्रिया कोई भी प्रक्रिया है जिसमें त्वरक (उत्प्रेरक) का उपयोग शामिल होता है। इस तरह की बातचीत के व्यावहारिक महत्व का आकलन करने के लिए, नाइट्रोजन और इसके यौगिकों से जुड़ी प्रतिक्रियाओं का उदाहरण दिया जा सकता है। चूंकि यह मात्रा प्रकृति में बहुत सीमित है, सिंथेटिक अमोनिया के उपयोग के बिना खाद्य प्रोटीन का निर्माण बहुत ही समस्याग्रस्त है। हैबर-बॉश उत्प्रेरक प्रक्रिया के विकास के साथ समस्या का समाधान किया गया। उत्प्रेरक का उपयोग लगातार बढ़ रहा है, जिससे कई तकनीकों की दक्षता बढ़ाना संभव हो गया है।
अमोनिया उत्पादन
आइए कुछ उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं पर विचार करें। सबसे आम उद्योगों के आधार पर अकार्बनिक रसायन विज्ञान के उदाहरण दिए गए हैं। अमोनिया का संश्लेषण एक एक्ज़ोथिर्मिक, प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया है, जो गैसीय पदार्थ की मात्रा में कमी की विशेषता है। प्रक्रिया एक उत्प्रेरक पर होती है, जो एल्यूमीनियम ऑक्साइड, कैल्शियम, पोटेशियम, सिलिकॉन के अतिरिक्त के साथ झरझरा लोहा है। ऐसा उत्प्रेरक 650-830K की तापमान सीमा में सक्रिय और स्थिर होता है।
अपरिवर्तनीय रूप से इसे सल्फर यौगिकों, विशेष रूप से कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) में भेजें। पिछले कुछ दशकों में, नवीन तकनीकों की शुरूआत के लिए धन्यवाद, दबाव में काफी कमी आई है। उदाहरण के लिए, एक कनवर्टर बनाया गया था जो आपको दबाव संकेतक को 8106 - 15106 पा. तक कम करने की अनुमति देता है।
फ्रंट सर्किट के आधुनिकीकरण ने इसमें उत्प्रेरक जहर मिलने की संभावना को काफी कम कर दिया है - सल्फर यौगिक,क्लोरीन। उत्प्रेरक की आवश्यकताएं भी काफी बढ़ गई हैं। यदि पहले यह लोहे के आक्साइड (स्केल) को पिघलाकर, मैग्नीशियम और कैल्शियम ऑक्साइड को मिलाकर उत्पादित किया जाता था, तो अब कोबाल्ट ऑक्साइड एक नए उत्प्रेरक की भूमिका निभाता है।
अमोनिया का ऑक्सीकरण
उत्प्रेरक और गैर-उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं की विशेषताएं क्या हैं? कुछ पदार्थों के योग पर निर्भर प्रक्रियाओं के उदाहरणों को अमोनिया के ऑक्सीकरण के आधार पर माना जा सकता है:
4NH3+ 5O2=4NO+ 6H2O.
यह प्रक्रिया लगभग 800 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर और साथ ही एक चयनात्मक उत्प्रेरक पर संभव है। बातचीत में तेजी लाने के लिए, प्लैटिनम और इसके मिश्र धातुओं के साथ मैंगनीज, लोहा, क्रोमियम और कोबाल्ट का उपयोग किया जाता है। वर्तमान में, मुख्य औद्योगिक उत्प्रेरक रोडियम और पैलेडियम के साथ प्लैटिनम का मिश्रण है। इस दृष्टिकोण ने प्रक्रिया की लागत को काफी कम करना संभव बना दिया।
जल अपघटन
उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं के समीकरणों को ध्यान में रखते हुए, जल इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा गैसीय ऑक्सीजन और हाइड्रोजन प्राप्त करने की प्रतिक्रिया को अनदेखा नहीं किया जा सकता है। इस प्रक्रिया में महत्वपूर्ण ऊर्जा लागत शामिल है, इसलिए इसका उपयोग औद्योगिक पैमाने पर यदा-कदा किया जाता है।
लगभग 5-10 एनएम (नैनोक्लस्टर) के कण आकार के साथ धातु प्लैटिनम ऐसी प्रक्रिया के लिए एक इष्टतम त्वरक के रूप में कार्य करता है। इस तरह के पदार्थ की शुरूआत पानी के अपघटन को 20-30 प्रतिशत तक तेज कर देती है। अन्य लाभों में प्लेटिनम कार्बन मोनोऑक्साइड उत्प्रेरक की स्थिरता शामिल है।
2010 मेंअमेरिकी वैज्ञानिकों की एक टीम को एक सस्ता उत्प्रेरक मिला जो पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए ऊर्जा की खपत को कम करता है। वे निकल और बोरॉन का एक यौगिक बन गए, जिसकी लागत प्लैटिनम की तुलना में काफी कम है। औद्योगिक हाइड्रोजन के उत्पादन में बोरॉन-निकल उत्प्रेरक की सराहना की गई है।
एल्यूमीनियम आयोडाइड का संश्लेषण
एल्यूमीनियम के चूर्ण को आयोडीन के साथ अभिक्रिया करके इस नमक को प्राप्त करें। पानी की एक बूंद एक रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करने के लिए पर्याप्त है।
सबसे पहले, एल्यूमीनियम ऑक्साइड फिल्म प्रक्रिया के त्वरक के रूप में कार्य करती है। आयोडीन, पानी में घुलकर हाइड्रोआयोडिक और आयोडिक एसिड का मिश्रण बनाता है। एसिड, बदले में, रासायनिक प्रक्रिया के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हुए, एल्यूमीनियम ऑक्साइड फिल्म को घोल देता है।
सारांशित करें
हर साल आधुनिक उद्योग के विभिन्न क्षेत्रों में उत्प्रेरक प्रक्रियाओं के अनुप्रयोग का पैमाना बढ़ रहा है। उत्प्रेरक मांग में हैं जो आपको उन पदार्थों को बेअसर करने की अनुमति देते हैं जो पर्यावरण के लिए खतरनाक हैं। कोयले और गैस से सिंथेटिक हाइड्रोकार्बन के निर्माण के लिए आवश्यक यौगिकों की भूमिका भी बढ़ रही है। नई प्रौद्योगिकियां विभिन्न पदार्थों के औद्योगिक उत्पादन में ऊर्जा लागत को कम करने में मदद करती हैं।
उत्प्रेरण के लिए धन्यवाद, बहुलक यौगिकों, मूल्यवान गुणों वाले उत्पादों को प्राप्त करना, ईंधन को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए प्रौद्योगिकियों का आधुनिकीकरण करना, आवश्यक पदार्थों को संश्लेषित करना संभव हैमानव जीवन और गतिविधियाँ।
